DE3410760C2 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Generator nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, insbesondere zur Stromver­ sorgung des Bordnetzes von Fahrzeugen.

Ein Generator dieser Art ist aus der DE-OS 16 63 153 bekannt. Bei diesem Generator weist der Klauenpolläufer zwei im Abstand voneinander auf der Läuferwelle angeordnete, ferromagnetische Polscheiben auf, die an den beiden Stirnseiten eines auf die Läuferwelle aufgesetzten, rohrförmigen Eisenkerns anliegen, der eine gleichachsig zur Läuferwelle aufgewickelte Erregerspule trägt. Die dort in üblicher Weise an die Polscheiben ein­ stückig angeformten Klauenpole greifen fingerförmig inein­ ander und umschließen die Erregerspule. Zwischen den im Ab­ stand voneinander verlaufenden Längsflanken der gegen ihr freies Ende hin sich verjüngenden Klauenpole ist jeweils eine von mehreren Schaufeln 25 vorgesehen, die in ihrer Längs­ richtung sich schräg zur Läuferwelle erstrecken und in ihren quer zur Läuferwelle geführten Querschnitten radial zur Läu­ ferwelle stehen.

Die bekannte Anbringung von derartigen schräggestellten Lüfterflügeln ergibt zwar einen verstärkten axialen Luftdurchsatz durch den Läufer des Generators. Bei hohen Antriebsdrehzahlen des Generators entstehen jedoch hohe Fliehkräfte, welche mit der seither vorgesehenen Befesti­ gung der Lüfterflügel an den Längskanten der Klauenpole nicht ausrei­ chend sicher beherrscht werden können.

Aus der US-PS 41 62 419 ist es zwar bekannt, an einer Stirnseite einer Polscheibe eines Klauenpolgenerators eine Lüfterscheibe mit axial ab­ gebogenen Lüfterschaufeln anzubringen, welche mit einem außen an der Antriebsseite angebrachten Lüfterflügel zusammenwirken. Die Baulänge des Klauenpolrades wird bei derartigen Lösungen jedoch in unerwünsch­ ter Weise erheblich verlängert, wobei die Zwischenräume zwischen den Klauenpolen dort nicht zur Förderung des Kühlluftstromes beitragen.

Aus der FR-PS 15 05 264 ist dagegen ein Klauenpolgenerator bekannt, dessen Klauenpolfinger zur Förderung des Kühlluftdurchsatzes in Form von Lüfterflügeln gestaltet sind. Derartige Lösungen haben jedoch den Nachteil, daß durch die Gestaltung der Klauenpole eine optimale Ver­ teilung und Ausnutzung des Magnetfeldes dann nicht möglich ist, so daß die Maschine nur mit entsprechend verringerter Leistung und erhöhten Verlusten zu arbeiten vermag.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine auch bei hohen An­ triebsdrehzahlen widerstandsfähige Anordnung von Axiallüfterschaufeln zwischen den Klauenpolen zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 mit dem Vorteil, daß die Lüfterschaufeln gegen Fliehkräfte bei hohen Drehzahlen gesichert sind. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß die mit den radial abstehenden Lüfterschaufeln versehene Isolierstoffhülse zweckmäßig derart stramm über die Erregerwicklung des Klauenpolläufers geschoben sein kann, daß sie wie eine Bandage wirkt und die äußeren Windungen der Spule radial nach außen verspannt hält.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die innerhalb der Erre­ gerspule liegenden Hohlräume und der zwischen der Erregerspule und der Hülse verbleibende Zwischenraum mit einem aushärtenden Imprägniermit­ tel ausgefüllt sein. Hierdurch ergibt sich ein auch bei sehr hohen An­ triebsdrehzahlen schleuderfester, kompakter Aufbau des Klauenpol­ läufers.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispieles, eines zur Verwendung auf Kraftfahr­ zeugen bestimmten Drehstromgenerators näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Generator,

Fig. 2 den Klauenpolläufer, teils in der Ansicht von der Seite und teils in seinem Axialschnitt.

Fig. 3 in axialer Draufsicht,

Fig. 4 in ausschnittsweiser Darstellung zweier benachbarter Klauenpole mit dazwischenliegender, gerade verlau­ fender Lüfterschaufel und

Fig. 5 eine abgewandelte Ausführungsform mit an beiden End­ abschnitten gekrümmter Lüfterschaufel, sonst jedoch in gleicher Darstellung wie in Fig. 4.

Der Drehstromgenerator hat einen ringförmigen, aus Blech­ lamellen gestapelten Ständer 10, der eine dreiphasige Dreh­ stromwicklung 11 trägt. Der Ständer ist zwischen einem topf­ förmigen Lagerschild 12 und einem Lagerdeckel 13 mittels Spann­ schrauben 15 eingespannt. Der Lagerschild 12 und der Lagerdeckel 13 haben mehrere Durchbrüche 16 für den Durchtritt eines bei K angedeuteten Kühlluftstromes, der den Generator in axialer Richtung durchdringt.

Eine mit nicht näher bezeichneten Kugellagern im Lagerschild 12 und Lagerdeckel 13 gelagerte Läuferwelle 14 trägt im Bereich des Ständers 10 ein bei R angedeutetes Klauenpolrad, das im wesentlichen aus einem unmittelbar auf der Läuferwelle 14 sit­ zenden, rohrförmigen Weicheisenkern 17 und zwei gegen dessen Stirnseiten anliegenden Polscheiben 18 und 19 sowie eine auf den Kern aufgewickelte Erregerspule 20 trägt. Auf dem aus dem Lagerschild 12 vorstehenden Wellenende ist ein Lüfterrad 21 befestigt. Dieses saugt den Kühlluftstrom K durch den Generator.

Der Klauenpolläufer R weist sechs Klauenpol-Paare auf, welche an die Polscheiben 18 bzw. 19 angeschnitten sind. Die Klauen­ pole 22 sitzen an der Polscheibe 18, die Klauenpole 23 an der Polscheibe 19. In Umfangsrichtung des Läufers greifen diese Klauenpole fingerförmig ineinander, wobei die Polstücke jeweils trapezförmig sich gegen ihr freies Ende hin verjüngen und zueinander entgegengesetzt polarisiert werden, wenn durch die Erregerspule 20 ein Erregerstrom fließt, welcher der Ständer­ wicklung 11 über die bei 24 angedeuteten Gleichrichter entnommen und der Erregerspule über die beiden Schleifringe 25 und 26 sowie über diesen gleitende Kohlebürsten 27 und 28 zugeführt wird.

Wie aus Fig. 2 deutlicher zu erkennen ist, verlaufen die Klauen­ längsflanken 29 und 30 etwa parallel zueinander und schließen Zwischenräume 31 zwischeneinander ein, die dem Durchtritt der Kühlluft dienen und jeweils zwei in Umfangsrichtung aufeinander­ folgende Klauenpole gegeneinander magnetisch isolieren. In die­ sen Zwischenräumen ist jeweils eine von sechs Lüfterschaufeln 32 angeordnet. Die Lüfterschaufeln 32 verlaufen parallel zu den Längsflanken 29 und 30 und ergeben daher nur einen geringen Luftwiderstand für die durchströmende Kühlluft K. Im einzelnen stehen sie unter einem spitzen Winkel w von etwa 20 Grad schräg zu der Drehachse der Läuferwelle 14 und stehen etwa radial von einer zylindrischen, dünnwandigen Isolierstoffhülse 33 ab, mit der sie einstückig verbunden sind. Diese Hülse ist so über die zuvor auf den Kern 17 aufgewickelte Erregerspule 20 aufge­ schoben, daß sie diese wie eine ringförmige Bandage umschließt und gegen die beim Betrieb des Generators auftretenden Flieh­ kräfte umspannt. Um ein kompaktes Läuferbauteil zu erzielen, wird die Erregerwicklung 20 zusammen mit der aufgeschobenen Hülse mit einem aushärtenden Imprägniermittel derart impräg­ niert, daß die Hohlräume innerhalb der Erregerspule und die Zwischenräume zwischen der Erregerspule und der Hülse ausge­ füllt sind.

Gemäß den Fig. 2 und 4 reichen die Lüfterschaufeln 32 von der äußeren Stirnfläche 34 der Polscheibe 18 bis zur Stirn­ fläche 35 der zweiten Polscheibe 19. Hierbei ist vorge­ sehen, daß die im Bereich der Polscheibe 18 freistehenden Endabschnitte 36 der Lüfterschaufeln 32 in einer gemeinsamen Ebene mit ihren anderen Endabschnitten 37 liegen, welche im Bereich der Polscheibe 19 über die Hülse 33 hinaus in die Zwischenräume zwischen zwei Klauenpole 23 der Polscheibe 19 hinaus vorstehen.

Gemäß der in Fig. 5 dargetellten, abgewandelten Ausführungsform können die Lüfterschaufeln 32 an ihrem sich im Bereich der Erregerspule 20 mit der Hülse 33 verbundenen Mittelabschnitt eben ausgebildet sein, jedoch im Bereich ihrer axial vorstehen­ den Endabschnitte 38 und 39 stark gekrümmt sein. Dadurch ergibt sich bei der mit D angedeuteten Drehrichtung des Klauenpolläufers eine noch verstärkte Förderung des Kühlluftstromes in den Zwi­ schenräumen 31 zwischen zwei Klauenpolen 22, 23 des Läufers R.

Claims (7)

1. Elektrischer Generator, insbesondere zur Stromversorgung des Bordnetzes von Fahrzeugen, mit einem ringförmigen, mit Wicklungen versehenen Ständer und mit einem Klauenpolläufer, der innerhalb der Ständerbohrung drehbar angeordnet ist, eine zur Läuferwelle koaxiale Erregerspule enthält und an seiner Umfangsfläche mehrere, die Erregerspule übergreifende Klauen­ pole aufweist, die fingerförmig mit tangentialen Zwischen­ räumen ineinandergreifen und in Umfangsrichtung des Läufers abwechselnd polarisiert und magnetisch gegeneinander isoliert sind, wobei im Zwischenraum zweier in Drehrichtung des Läufers aufeinanderfolgenden Klauenpole jeweils eine von mehreren, axial wirkenden Lüfterschaufeln angeordnet ist, die schräg zur Drehachse des Läufers an dessen Umfangszone angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfterschaufeln (32) einstückig mit einer zylindrischen Kunststoffhülse (33) verbunden sind, die gleichachsig zur Läuferwelle (14) innerhalb des von den Klauenpolen (22, 23) umschlossenen Hohlraumes befestigt ist.

2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (33) über die Erregerspule (20) geschoben und vorzugs­ weise mit dieser verspannt ist.

3. Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Er­ regerspule und der Zwischenraum zwischen der Erregerspule und der Hülse (33) mit einem erhärtenden Imprägniermittel imprägniert ist.

4. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lüfterschaufeln (32) von der einen axialen Stirnfläche (34) bis zur anderen axialen Stirnfläche (35) des Klauenpolläufers (R) durchgehend ausgebildet sind.

5. Generator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfterflügel (32) über die Hülse (33) axial vorstehende Endab­ schnitte (36, 37 bzw. 38, 39) haben.

6. Generator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Endabschnitte (36, 37) der Lüfterschaufeln (32) in einer ge­ meinsamen Ebene mit dem mit der Hülse (33) verbundenen Mittel­ abschnitt liegen.

7. Generator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Endabschnitte (38, 39) der Lüfterschaufeln (32) gekrümmt sind.